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带“S”形人行桥的大跨径双层斜拉桥车—桥耦合振动分析
| 论文题名： | 带“S”形人行桥的大跨径双层斜拉桥车—桥耦合振动分析 |
| 关键词： | 约束方程法;耦合振动;有限元分析;人行桥;大跨径双层斜拉桥 |
| 摘要： | 随着桥梁计算理论的日益完善和高强材料在桥梁工程中的应用，桥梁结构将趋于轻型化、柔性化（如大跨度的悬索桥和斜拉桥）;随着经济的快速发展和人们对快速便捷交通的日益需求，使得汽车的载重和行驶速度在不断增长。由于上述两个方面原因决定了车辆荷载在桥梁总荷载中的比重日益增大，因此在车辆荷载作用下桥梁的动力响应日趋显著，车桥耦合振动效应已不容忽视。 本文在总结车-桥耦合振动已有的研究成果的基础上，提出了联合方程法求解车桥耦合振动，并于绵阳会客厅一号大桥为依托工程进行了如下研究: ①根据D'Alembert原理推导了车辆的振动微分方程;根据有限元原理建立桥梁的有限元模型并推导了桥梁结构振动微分方程;根据车-桥之间的密贴假定，通过车轮与桥面的位移协调条件将车辆和桥梁进行耦合，建立了车桥耦合振动模型。 ②对传统的迭代法进行研究，由于迭代法采用的是分离迭代的计算方法，其计算效率较低，因此，本文研究了基于Ansys约束方程的整体求解方法（约束方程分析法），采用APDL语言对Ansys进行二次开发编制了约束方程法求解车-桥耦合振动的计算程序，通过分析研究发现基于Ansys的约束方程分析法在处理结构阻尼仍存在缺陷，在计算有阻尼振动时对结果有较大影响;借鉴Ansys约束方程的整体求解思想，为解决其在结构阻尼上存在的问题，本文提出来了联合方程分析法，将车辆和桥梁两个振动微分方程组联合求解，采用Matlab语言编制了车-桥耦合振动联合方程法的计算程序，并通过验证计算证明了联合方程分析法的可行性和正确性; ③根据实际工程的桥面铺装情况，结合相关文献和各国的具体规范，对路面不平顺进行模拟，给出了路面高低不平顺谱函数的时域样本;通过分析发现路面不平顺对车辆振动的影响较大、对桥梁影响较小。 ④结合依托工程，根据04规范中的公路Ⅰ级荷载与89规范中的汽-超20级荷载，采取桥梁跨中竖向位移等效的原则，反推实例工程对应的车辆类型、轴重、间距和车辆数目，得出对应的确定性车流分布; ⑤将理论应用于实践，对实例工程进行了车-桥耦合分析计算，得出了确定性车流过桥时车辆和桥梁的振动响应，并分析讨论了车-桥耦合振动几个重要影响因素对实例工程的影响程度。 |
| 作者： | 毛国辉 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王小松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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